JP2002246658A - Ｚｎ−Ｓｂ系熱電材料の接合方法および接合体 - Google Patents
Ｚｎ−Ｓｂ系熱電材料の接合方法および接合体Info
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- JP2002246658A JP2002246658A JP2001045573A JP2001045573A JP2002246658A JP 2002246658 A JP2002246658 A JP 2002246658A JP 2001045573 A JP2001045573 A JP 2001045573A JP 2001045573 A JP2001045573 A JP 2001045573A JP 2002246658 A JP2002246658 A JP 2002246658A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ｚｎ−Ｓｂ系熱電材料の相変態温度である４
９６℃以下で容易に接合可能で、かつ５００℃前後の耐
熱性を有する接合が得られるＺｎ−Ｓｂ系熱電材料の接
合方法、およびその接合方法を用いてＺｎ−Ｓｂ系熱電
材料を電極に接合してなる接合体を提供する。 【解決手段】 Ｚｎ−Ｓｂ系熱電材料３にＮｉめっきを
施し、電極１１とＮｉめっきを施したＺｎ−Ｓｂ系熱電
材料３の間にＳｎ箔、Ａｕ箔、Ｓｎ箔の順に箔を３層に
積層して挟んでなる積層体を、真空中でＳｎの融点直上
に加熱して一定時間保持した後、またはさらにＺｎ−Ｓ
ｂ合金の相変態温度近５００℃近辺まで加熱して、一定
時間保持した後冷却して接合体１２を得る。
９６℃以下で容易に接合可能で、かつ５００℃前後の耐
熱性を有する接合が得られるＺｎ−Ｓｂ系熱電材料の接
合方法、およびその接合方法を用いてＺｎ−Ｓｂ系熱電
材料を電極に接合してなる接合体を提供する。 【解決手段】 Ｚｎ−Ｓｂ系熱電材料３にＮｉめっきを
施し、電極１１とＮｉめっきを施したＺｎ−Ｓｂ系熱電
材料３の間にＳｎ箔、Ａｕ箔、Ｓｎ箔の順に箔を３層に
積層して挟んでなる積層体を、真空中でＳｎの融点直上
に加熱して一定時間保持した後、またはさらにＺｎ−Ｓ
ｂ合金の相変態温度近５００℃近辺まで加熱して、一定
時間保持した後冷却して接合体１２を得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、Ｚｎ−Ｓｂ系熱電
材料の接合方法、およびその接合方法を用いてＺｎ−Ｓ
ｂ系熱電材料を電極に接合してなる接合体に関する。
材料の接合方法、およびその接合方法を用いてＺｎ−Ｓ
ｂ系熱電材料を電極に接合してなる接合体に関する。
【０００２】
【従来の技術】熱電材料は、熱電特性を有する合金をＣ
ｕなどの電極に接合して構成されている。本発明の対象
とするＺｎ４−Ｓｂ３系熱電材料は４９６℃付近で相変
態を生じるため、電極に接合する場合、この温度以下の
温度で接合させる必要があるが、接合体はより高温にお
ける耐熱性が求められるため、接合材も５００℃程度の
耐熱性を有していることが求められる。従来この温度範
囲の耐熱性を有する接合材として、導電性金属等を含有
するガラスペースト、樹脂などが用いられてきたが、電
気抵抗率が高いこと、熱伝導性が不良であること、十分
な接合強度が得られない、などの欠点を有している。一
方、ハンダ材やロウ材などの金属接合材の使用も考えら
れるが、この温度範囲に用いられる金属接合材は、３元
系や４元系の複雑な合金が用いられており、合金の製造
や接合時の温度管理など、取り扱いが容易ではなかっ
た。
ｕなどの電極に接合して構成されている。本発明の対象
とするＺｎ４−Ｓｂ３系熱電材料は４９６℃付近で相変
態を生じるため、電極に接合する場合、この温度以下の
温度で接合させる必要があるが、接合体はより高温にお
ける耐熱性が求められるため、接合材も５００℃程度の
耐熱性を有していることが求められる。従来この温度範
囲の耐熱性を有する接合材として、導電性金属等を含有
するガラスペースト、樹脂などが用いられてきたが、電
気抵抗率が高いこと、熱伝導性が不良であること、十分
な接合強度が得られない、などの欠点を有している。一
方、ハンダ材やロウ材などの金属接合材の使用も考えら
れるが、この温度範囲に用いられる金属接合材は、３元
系や４元系の複雑な合金が用いられており、合金の製造
や接合時の温度管理など、取り扱いが容易ではなかっ
た。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、Ｚｎ−Ｓｂ
系熱電材料の相変態温度である４９６℃以下で容易に接
合可能で、かつ５００℃前後の耐熱性を有する接合が得
られるＺｎ−Ｓｂ系熱電材料の接合方法、およびその接
合方法を用いてＺｎ−Ｓｂ系熱電材料を電極に接合して
なる接合体を提供することを目的とする。
系熱電材料の相変態温度である４９６℃以下で容易に接
合可能で、かつ５００℃前後の耐熱性を有する接合が得
られるＺｎ−Ｓｂ系熱電材料の接合方法、およびその接
合方法を用いてＺｎ−Ｓｂ系熱電材料を電極に接合して
なる接合体を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明のＺｎ−Ｓｂ系熱電材料の接合方法は、Ｚｎ−Ｓｂ系
熱電材料の片面に粗面化加工を施した後Ｎｉめっきを施
し、次いで電極と前記の片面にＮｉめっきを施したＺｎ
−Ｓｂ系熱電材料の間に、前記Ｎｉめっき面とＳｎ箔の
一方が接するようにしてＳｎ箔、Ａｕ箔、Ｓｎ箔の順に
箔を３層に積層して挟んでなる積層体を、真空中で２４
０℃±５℃に加熱して一定時間保持した後、冷却するこ
とを特徴とする。
明のＺｎ−Ｓｂ系熱電材料の接合方法は、Ｚｎ−Ｓｂ系
熱電材料の片面に粗面化加工を施した後Ｎｉめっきを施
し、次いで電極と前記の片面にＮｉめっきを施したＺｎ
−Ｓｂ系熱電材料の間に、前記Ｎｉめっき面とＳｎ箔の
一方が接するようにしてＳｎ箔、Ａｕ箔、Ｓｎ箔の順に
箔を３層に積層して挟んでなる積層体を、真空中で２４
０℃±５℃に加熱して一定時間保持した後、冷却するこ
とを特徴とする。
【０００５】また、上記課題を解決する本発明の他のＺ
ｎ−Ｓｂ系熱電材料の接合方法は、Ｚｎ−Ｓｂ系熱電材
料の片面に粗面化加工を施した後Ｎｉめっきを施し、次
いで電極と前記の片面にＮｉめっきを施したＺｎ−Ｓｂ
系熱電材料の間に、前記Ｎｉめっき面とＳｎ箔の一方が
接するようにしてＳｎ箔、Ａｕ箔、Ｓｎ箔の順に箔を３
層に積層して挟んでなる積層体を、真空中で２４０℃±
５℃に加熱して一定時間保持した後、４００℃以上でか
つ４９６℃未満の温度範囲まで加熱して、一定時間保持
した後冷却することを特徴とする。
ｎ−Ｓｂ系熱電材料の接合方法は、Ｚｎ−Ｓｂ系熱電材
料の片面に粗面化加工を施した後Ｎｉめっきを施し、次
いで電極と前記の片面にＮｉめっきを施したＺｎ−Ｓｂ
系熱電材料の間に、前記Ｎｉめっき面とＳｎ箔の一方が
接するようにしてＳｎ箔、Ａｕ箔、Ｓｎ箔の順に箔を３
層に積層して挟んでなる積層体を、真空中で２４０℃±
５℃に加熱して一定時間保持した後、４００℃以上でか
つ４９６℃未満の温度範囲まで加熱して、一定時間保持
した後冷却することを特徴とする。
【０００６】そして、前記Ｚｎ−Ｓｂ系熱電材料の接合
方法において、前記積層体を、加圧しながら加熱および
加熱して一定時間保持すること、前記３層に積層する２
層のＳｎ箔およびＡｕ箔のそれぞれの厚さを、Ａｕ：８
０〜９０重量％、Ｓｎ：１０〜２０重量％となるように
振り分けて調整して３層に積層すること、または前記３
層に積層する２層のＳｎ箔およびＡｕ箔のそれぞれの厚
さを、Ａｕ：８０〜８４重量％、Ｓｎ：１６〜２０重量
％となるように振り分けて調整して３層に積層すること
が望ましい。
方法において、前記積層体を、加圧しながら加熱および
加熱して一定時間保持すること、前記３層に積層する２
層のＳｎ箔およびＡｕ箔のそれぞれの厚さを、Ａｕ：８
０〜９０重量％、Ｓｎ：１０〜２０重量％となるように
振り分けて調整して３層に積層すること、または前記３
層に積層する２層のＳｎ箔およびＡｕ箔のそれぞれの厚
さを、Ａｕ：８０〜８４重量％、Ｓｎ：１６〜２０重量
％となるように振り分けて調整して３層に積層すること
が望ましい。
【０００７】また本発明の接合体は、上記のいずれかの
接合方法を用い、合金層を積層する片面にＮｉめっき層
を有するＺｎ−Ｓｂ系熱電材料と電極の間に、Ａｕ−Ｓ
ｎ合金層、Ａｕ層、Ａｕ−Ｓｎ合金層の３層を形成させ
てなることを特徴とするものである。さらに、本発明の
他の接合体は、上記のいずれかの接合方法を用い、合金
層を積層する片面にＮｉめっき層を有するＺｎ−Ｓｂ系
熱電材料と電極の間に、Ａｕ−Ｓｎ合金層を形成させて
なることを特徴とするものである。
接合方法を用い、合金層を積層する片面にＮｉめっき層
を有するＺｎ−Ｓｂ系熱電材料と電極の間に、Ａｕ−Ｓ
ｎ合金層、Ａｕ層、Ａｕ−Ｓｎ合金層の３層を形成させ
てなることを特徴とするものである。さらに、本発明の
他の接合体は、上記のいずれかの接合方法を用い、合金
層を積層する片面にＮｉめっき層を有するＺｎ−Ｓｂ系
熱電材料と電極の間に、Ａｕ−Ｓｎ合金層を形成させて
なることを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の発明者等は、Ｚｎ−Ｓｂ
系熱電材料を電極に容易に接合し、かつ高温における耐
熱性を有する接合方法に付いて検討した結果、Ｚｎ−Ｓ
ｂ系熱電材料にＮｉめっきを施し、次いで電極とＮｉめ
っきを施したＺｎ−Ｓｂ系熱電材料の間にＳｎ箔、Ａｕ
箔、Ｓｎ箔の順に箔を３層に積層して挟んでなる積層体
を、真空中でＳｎの融点直上に加熱して一定時間保持し
た後、またはさらにＺｎ−Ｓｂ合金の相変態温度付近で
ある５００℃近辺まで加熱して、一定時間保持した後冷
却することにより、容易に接合可能で、かつ５００℃前
後の耐熱性を有する接合が得られることが判明した。以
下、本発明を詳細に説明する。
系熱電材料を電極に容易に接合し、かつ高温における耐
熱性を有する接合方法に付いて検討した結果、Ｚｎ−Ｓ
ｂ系熱電材料にＮｉめっきを施し、次いで電極とＮｉめ
っきを施したＺｎ−Ｓｂ系熱電材料の間にＳｎ箔、Ａｕ
箔、Ｓｎ箔の順に箔を３層に積層して挟んでなる積層体
を、真空中でＳｎの融点直上に加熱して一定時間保持し
た後、またはさらにＺｎ−Ｓｂ合金の相変態温度付近で
ある５００℃近辺まで加熱して、一定時間保持した後冷
却することにより、容易に接合可能で、かつ５００℃前
後の耐熱性を有する接合が得られることが判明した。以
下、本発明を詳細に説明する。
【０００９】初めに、粉末焼結法を用いてＺｎ−Ｓｂ合
金粉末を４５０℃で加圧焼結してなる、Ｚｎ−Ｓｂ合金
から熱電材料を所望の大きさに切り出し、電極と接合す
る端面をエメリー紙等を用いて粗面化させる。Ｚｎ−Ｓ
ｂ合金の組成については特に限定しないが、Ｚｎ４Ｓｂ
３からなる組成の合金が特に好ましい。粗面化すること
により、接合下地となるＮｉめっき層や金属接合材に対
するアンカー効果が生じ、優れた接合強度が得られるよ
うになる。次いでアセトンなどの有機溶剤を用いて、粗
面化した端面を十分に脱脂した後、この上にＮｉめっき
を施す。Ｎｉめっきは公知の電気めっき、無電界めっき
のいずれを用いても差し支えない。めっき厚さとしては
３〜５μｍであることが好ましい。
金粉末を４５０℃で加圧焼結してなる、Ｚｎ−Ｓｂ合金
から熱電材料を所望の大きさに切り出し、電極と接合す
る端面をエメリー紙等を用いて粗面化させる。Ｚｎ−Ｓ
ｂ合金の組成については特に限定しないが、Ｚｎ４Ｓｂ
３からなる組成の合金が特に好ましい。粗面化すること
により、接合下地となるＮｉめっき層や金属接合材に対
するアンカー効果が生じ、優れた接合強度が得られるよ
うになる。次いでアセトンなどの有機溶剤を用いて、粗
面化した端面を十分に脱脂した後、この上にＮｉめっき
を施す。Ｎｉめっきは公知の電気めっき、無電界めっき
のいずれを用いても差し支えない。めっき厚さとしては
３〜５μｍであることが好ましい。
【００１０】熱電材料を接合する電極としては導電性や
熱伝導性の観点からＡｇ、Ａｌなども考えられるが、こ
れらの観点に加えて接合金属との接合強度や価格の観点
から、Ｃｕを用いることが好ましい。この電極に用いる
材料を所望の大きさに切り出し、熱電材料と接合する端
面をエメリー紙等を用いて粗面化し、次いでアセトンな
どの有機溶剤を用いて、粗面化した端面を十分に脱脂す
る。
熱伝導性の観点からＡｇ、Ａｌなども考えられるが、こ
れらの観点に加えて接合金属との接合強度や価格の観点
から、Ｃｕを用いることが好ましい。この電極に用いる
材料を所望の大きさに切り出し、熱電材料と接合する端
面をエメリー紙等を用いて粗面化し、次いでアセトンな
どの有機溶剤を用いて、粗面化した端面を十分に脱脂す
る。
【００１１】上記のようにして接合面にＮｉめっきを施
した熱電材料と、上記のようにして接合面を粗面化し次
いで脱脂した電極材料との間に、Ｓｎ箔、Ａｕ箔、Ｓｎ
箔の順に積層した３層の箔を挟み、図１に示す積層体１
とする。この積層体１を真空容器に装填し、Ｓｎの融点
（２３２℃）直上の温度範囲（２４０℃±５℃）に加熱
して、液相を出現させ、Ｓｎ箔と接するＮｉめっき層
２、Ａｕ箔５、Ｃｕ電極１１との間に急速に合金層を形
成させ、さらにこの温度範囲に１〜６０分保持すること
により、ＳｎがＮｉ、Ａｕ、Ｃｕと相互拡散することに
より、容易に熱電材料と電極の強固な接合強度が得られ
るようになる。
した熱電材料と、上記のようにして接合面を粗面化し次
いで脱脂した電極材料との間に、Ｓｎ箔、Ａｕ箔、Ｓｎ
箔の順に積層した３層の箔を挟み、図１に示す積層体１
とする。この積層体１を真空容器に装填し、Ｓｎの融点
（２３２℃）直上の温度範囲（２４０℃±５℃）に加熱
して、液相を出現させ、Ｓｎ箔と接するＮｉめっき層
２、Ａｕ箔５、Ｃｕ電極１１との間に急速に合金層を形
成させ、さらにこの温度範囲に１〜６０分保持すること
により、ＳｎがＮｉ、Ａｕ、Ｃｕと相互拡散することに
より、容易に熱電材料と電極の強固な接合強度が得られ
るようになる。
【００１２】３層の各金属箔層を構成する金属箔の厚さ
は任意の厚さでも差し支えないが、これらの層の厚さを
調整することによって、接合強度や耐熱性に変化を持た
せることが可能である。すなわち、Ｓｎ層で挟まれたＡ
ｕ層の厚さが十分であれば、Ａｕ層の両側のＳｎ層と接
する付近部分のみがＳｎと拡散してＡｕ−Ｓｎ合金層を
形成するが、内部はＡｕのままで残り、接合体１２の接
合層として図２に示すようなＡｕ−Ｓｎ合金層８、Ａｕ
層９、Ａｕ−Ｓｎ合金層１０の３層が形成されることに
なる。このように接合層にＡｕ層が残存することによ
り、熱電材料と電極材料の熱膨張の相異による応力を緩
和させることができる。また、保持時間を十分に長く取
ることによってＡｕ−Ｓｎ合金層はＡｕリッチな高融点
の合金となり耐熱性が向上する。このように図２に示す
ような３層構造の接合層とするためには、Ａｕ箔の重量
が接合層全体の８０〜９０重量％、Ａｕ箔の両側に積層
する２つのＳｎ箔の重量が接合層全体の１０〜２０重量
％となるように重量を振り分けるように調整することが
好ましい。
は任意の厚さでも差し支えないが、これらの層の厚さを
調整することによって、接合強度や耐熱性に変化を持た
せることが可能である。すなわち、Ｓｎ層で挟まれたＡ
ｕ層の厚さが十分であれば、Ａｕ層の両側のＳｎ層と接
する付近部分のみがＳｎと拡散してＡｕ−Ｓｎ合金層を
形成するが、内部はＡｕのままで残り、接合体１２の接
合層として図２に示すようなＡｕ−Ｓｎ合金層８、Ａｕ
層９、Ａｕ−Ｓｎ合金層１０の３層が形成されることに
なる。このように接合層にＡｕ層が残存することによ
り、熱電材料と電極材料の熱膨張の相異による応力を緩
和させることができる。また、保持時間を十分に長く取
ることによってＡｕ−Ｓｎ合金層はＡｕリッチな高融点
の合金となり耐熱性が向上する。このように図２に示す
ような３層構造の接合層とするためには、Ａｕ箔の重量
が接合層全体の８０〜９０重量％、Ａｕ箔の両側に積層
する２つのＳｎ箔の重量が接合層全体の１０〜２０重量
％となるように重量を振り分けるように調整することが
好ましい。
【００１３】また、さらにＳｎの融点直上の温度から、
４００℃でかつ４９６℃未満の温度範囲まで加熱し、こ
の温度範囲に１〜６０分保持することにより、Ａｕ箔と
Ｓｎ箔のＡｕおよびＳｎが図３に示すように全て拡散
し、４００℃〜４９６℃の範囲に融点を有する一定の単
一の合金組成、例えば８４Ａｕ−１６Ｓｎ（数字は重量
％）の組成の場合は、接合金属の融点がＺｎ−Ｓｂ合金
の変態温度である４９６℃となり、熱電材料の融点まで
の高温耐熱性が得られるようになる。このように、接合
体１２の接合層を図３に示すような単一組成の接合層と
するためには、Ａｕ箔の重量が接合層全体の８０〜８４
重量％、Ａｕ箔の両側に積層する２つのＳｎ箔の重量が
接合層全体の１６〜２０重量％となるように重量を振り
分けるように調整することが好ましい。なお、積層体を
加熱する際に、その両側から圧力を負荷することによ
り、接合材の厚さを薄くすることができる。負荷する圧
力としては１〜５Ｎ／ｃｍ２であることが好ましい。ま
た、上記のいずれの接合層の厚さも２５〜６０μｍであ
ることが好ましい。２５μｍ未満の場合は均一な接合層
が得られにくく、６０μｍを越える場合は経済的に有利
でなくなる。
４００℃でかつ４９６℃未満の温度範囲まで加熱し、こ
の温度範囲に１〜６０分保持することにより、Ａｕ箔と
Ｓｎ箔のＡｕおよびＳｎが図３に示すように全て拡散
し、４００℃〜４９６℃の範囲に融点を有する一定の単
一の合金組成、例えば８４Ａｕ−１６Ｓｎ（数字は重量
％）の組成の場合は、接合金属の融点がＺｎ−Ｓｂ合金
の変態温度である４９６℃となり、熱電材料の融点まで
の高温耐熱性が得られるようになる。このように、接合
体１２の接合層を図３に示すような単一組成の接合層と
するためには、Ａｕ箔の重量が接合層全体の８０〜８４
重量％、Ａｕ箔の両側に積層する２つのＳｎ箔の重量が
接合層全体の１６〜２０重量％となるように重量を振り
分けるように調整することが好ましい。なお、積層体を
加熱する際に、その両側から圧力を負荷することによ
り、接合材の厚さを薄くすることができる。負荷する圧
力としては１〜５Ｎ／ｃｍ２であることが好ましい。ま
た、上記のいずれの接合層の厚さも２５〜６０μｍであ
ることが好ましい。２５μｍ未満の場合は均一な接合層
が得られにくく、６０μｍを越える場合は経済的に有利
でなくなる。
【００１４】
【実施例】次に実施例により本発明をさらに詳細に説明
する。 （供試材[試料番号１〜８]の作成）Ｚｎ−Ｓｂ合金から
なる熱電材料のインゴットを粉砕して得られた合金粉末
を、４５０℃で加圧しながら加熱し、熱電材料とした。
この熱電材料から面積：１０ｍｍ×１０ｍｍ、厚さ：５
ｍｍの試片を切り出し、その片面を＃２０００のエメリ
ーペーパーで研磨し粗面化した。次いでアセトン中に浸
漬して超音波洗浄し脱脂した後、公知のワット浴を用い
て、粗面化した表面に表１に示した厚さのＮｉめっき層
を生成させた。
する。 （供試材[試料番号１〜８]の作成）Ｚｎ−Ｓｂ合金から
なる熱電材料のインゴットを粉砕して得られた合金粉末
を、４５０℃で加圧しながら加熱し、熱電材料とした。
この熱電材料から面積：１０ｍｍ×１０ｍｍ、厚さ：５
ｍｍの試片を切り出し、その片面を＃２０００のエメリ
ーペーパーで研磨し粗面化した。次いでアセトン中に浸
漬して超音波洗浄し脱脂した後、公知のワット浴を用い
て、粗面化した表面に表１に示した厚さのＮｉめっき層
を生成させた。
【００１５】一方、電極として純Ｃｕを面積：１０ｍｍ
×１０ｍｍ、厚さ：１ｍｍの大きさに切り出し、次いで
アセトン中に浸漬して超音波洗浄し脱脂した。このよう
にして得られた熱電材料の試片と電極の間に、面積：１
０ｍｍ×１０ｍｍで表１に示した厚さを有するＳｎ箔、
Ａｕ箔、Ｓｎ箔を順に積層したものを上層のＳｎ箔が熱
電材料の試片のＮｉめっき層と接するようにして挟み込
み、積層体とした。
×１０ｍｍ、厚さ：１ｍｍの大きさに切り出し、次いで
アセトン中に浸漬して超音波洗浄し脱脂した。このよう
にして得られた熱電材料の試片と電極の間に、面積：１
０ｍｍ×１０ｍｍで表１に示した厚さを有するＳｎ箔、
Ａｕ箔、Ｓｎ箔を順に積層したものを上層のＳｎ箔が熱
電材料の試片のＮｉめっき層と接するようにして挟み込
み、積層体とした。
【００１６】これらの積層体の一部を、真空チャンバー
に装填し、３×１０−３Ｐａの真空下で表１の一次加熱
に示した条件で加圧しながら加熱した後常温まで炉冷
し、供試材とした。積層体の他の一部は、真空チャンバ
ーに装填し、３×１０−３Ｐａの真空下で表１の一次加
熱に示した条件で加圧しながら加熱した後、引き続き表
１の二次加熱に示した条件で加圧しながら加熱した後常
温まで炉冷し、供試材とした。
に装填し、３×１０−３Ｐａの真空下で表１の一次加熱
に示した条件で加圧しながら加熱した後常温まで炉冷
し、供試材とした。積層体の他の一部は、真空チャンバ
ーに装填し、３×１０−３Ｐａの真空下で表１の一次加
熱に示した条件で加圧しながら加熱した後、引き続き表
１の二次加熱に示した条件で加圧しながら加熱した後常
温まで炉冷し、供試材とした。
【００１７】
【表１】
【００１８】また比較材として、上記の熱電材料の試片
と電極を従来法のＡｇを含有するガラスペーストを用い
て、２Ｎ／ｃｍ２で加圧しながら、温度４５０℃で３０
分加熱して接合したもの(試料番号９)、およびＡｇを含
有するポリイミド系樹脂を用いて、２Ｎ／ｃｍ２で加圧
しながら、温度２５０℃で３０分加熱して接合したもの
(試料番号１０)を作成した。
と電極を従来法のＡｇを含有するガラスペーストを用い
て、２Ｎ／ｃｍ２で加圧しながら、温度４５０℃で３０
分加熱して接合したもの(試料番号９)、およびＡｇを含
有するポリイミド系樹脂を用いて、２Ｎ／ｃｍ２で加圧
しながら、温度２５０℃で３０分加熱して接合したもの
(試料番号１０)を作成した。
【００１９】
【表２】
【００２０】このようにして得られた本発明の供試材の
接合層の断面をＥＰＭＡ（電子プローブＸ線微量分析装
置）を用いて走査分析し、接合層全体にＳｎが検知され
る場合を、Ｓｎ−Ａｕ合金の単層からなる接合層、接合
層にＳｎが検出されず、Ａｕのみが検知される部分があ
る場合を、Ｓｎ−Ａｕ合金、Ａｕ、Ｓｎ−Ａｕ合金の３
層からなる接合層とした。また、本発明および比較材の
接合層の剪断強度を測定した。これらの結果を表２に示
す。
接合層の断面をＥＰＭＡ（電子プローブＸ線微量分析装
置）を用いて走査分析し、接合層全体にＳｎが検知され
る場合を、Ｓｎ−Ａｕ合金の単層からなる接合層、接合
層にＳｎが検出されず、Ａｕのみが検知される部分があ
る場合を、Ｓｎ−Ａｕ合金、Ａｕ、Ｓｎ−Ａｕ合金の３
層からなる接合層とした。また、本発明および比較材の
接合層の剪断強度を測定した。これらの結果を表２に示
す。
【００２１】表２に示すように、本発明の接合体は、比
較例と比較していずれも良好な接合強度を示した。特
に、接合層がＳｎ―Ａｕ合金単層からなる場合は、より
れ良好な接合強度が得られた。
較例と比較していずれも良好な接合強度を示した。特
に、接合層がＳｎ―Ａｕ合金単層からなる場合は、より
れ良好な接合強度が得られた。
【００２２】
【発明の効果】以上のように本発明は、Ｚｎ−Ｓｂ系熱
電材料にＮｉめっきを施し、次いで電極とＮｉにめっき
を施したＺｎ−Ｓｂ系熱電材料の間にＳｎ箔、Ａｕ箔、
Ｓｎ箔の順に箔を、それぞれの厚さを特定のＡｕ重量％
およびＳｎ重量％の組成比となるように振り分け３層に
積層して挟んでなる積層体を、真空中でＳｎの融点直上
に加熱して一定時間保持した後、またはさらにＺｎ−Ｓ
ｂ合金の相変態温度近５００℃近辺まで加熱して、一定
時間保持した後冷却することによって形成される接合体
であり、熱電材料と電極を容易に接合すること可能であ
り、従来のガラスペーストや樹脂による接合よりも優れ
た接合強度が得られる。
電材料にＮｉめっきを施し、次いで電極とＮｉにめっき
を施したＺｎ−Ｓｂ系熱電材料の間にＳｎ箔、Ａｕ箔、
Ｓｎ箔の順に箔を、それぞれの厚さを特定のＡｕ重量％
およびＳｎ重量％の組成比となるように振り分け３層に
積層して挟んでなる積層体を、真空中でＳｎの融点直上
に加熱して一定時間保持した後、またはさらにＺｎ−Ｓ
ｂ合金の相変態温度近５００℃近辺まで加熱して、一定
時間保持した後冷却することによって形成される接合体
であり、熱電材料と電極を容易に接合すること可能であ
り、従来のガラスペーストや樹脂による接合よりも優れ
た接合強度が得られる。
【００２３】また、加熱条件を選択することによって、
３層のＳｎ箔、Ａｕ箔、Ｓｎ箔から形成される接合層を
Ｓｎ−Ａｕ合金、Ａｕ、Ｓｎ−Ａｕ合金の３層からなる
接合層、またはＳｎ−Ａｕ合金単層からなる接合層とす
ることが可能であり、合金組成に応じた融点を有する接
合層を形成させることができるので、接合部に高い耐熱
性を付与させることが可能である。
３層のＳｎ箔、Ａｕ箔、Ｓｎ箔から形成される接合層を
Ｓｎ−Ａｕ合金、Ａｕ、Ｓｎ−Ａｕ合金の３層からなる
接合層、またはＳｎ−Ａｕ合金単層からなる接合層とす
ることが可能であり、合金組成に応じた融点を有する接
合層を形成させることができるので、接合部に高い耐熱
性を付与させることが可能である。
【図１】本発明の接合体の作成に用いる積層体の概略断
面図である。
面図である。
【図２】本発明の接合体の一例を示す概略断面図であ
る。
る。
【図３】本発明の接合体の他の一例を示す概略断面図で
ある。
ある。
１ 積層体 ２ Ｎｉめっき層 ３ 熱電材料 ４ Ｓｎ箔 ５ Ａｕ箔 ６ Ｓｎ箔 ７ Ｎｉ−Ｓｎ合金層 ８ Ａｕ−Ｓｎ合金層 ９ Ａｕ層 １０ Ａｕ−Ｓｎ合金層 １１ 電極 １２ 接合体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 勝 山口県下松市東豊井1296番地の１ 東洋鋼 鈑株式会社技術研究所内 (72)発明者 高木 研一 山口県下松市東豊井1296番地の１ 東洋鋼 鈑株式会社技術研究所内
Claims (7)
- 【請求項１】 Ｚｎ−Ｓｂ系熱電材料の片面に粗面化加
工を施した後Ｎｉめっきを施し、次いで電極と前記の片
面にＮｉめっきを施したＺｎ−Ｓｂ系熱電材料の間に、
前記Ｎｉめっき面とＳｎ箔の一方が接するようにしてＳ
ｎ箔、Ａｕ箔、Ｓｎ箔の順に箔を３層に積層して挟んで
なる積層体を、真空中で２４０℃±５℃に加熱して一定
時間保持した後、冷却することを特徴とする、Ｚｎ−Ｓ
ｂ系熱電材料の接合方法。 - 【請求項２】 Ｚｎ−Ｓｂ系熱電材料の片面に粗面化加
工を施した後Ｎｉめっきを施し、次いで電極と前記の片
面にＮｉめっきを施したＺｎ−Ｓｂ系熱電材料の間に、
前記Ｎｉめっき面とＳｎ箔の一方が接するようにしてＳ
ｎ箔、Ａｕ箔、Ｓｎ箔の順に箔を３層に積層して挟んで
なる積層体を、真空中で２４０℃±５℃に加熱して一定
時間保持した後、４００℃以上でかつ４９６℃未満の温
度範囲まで加熱して、一定時間保持した後冷却すること
を特徴とする、Ｚｎ−Ｓｂ系熱電材料の接合方法。 - 【請求項３】 前記積層体を、加圧しながら加熱および
加熱して一定時間保持することを特徴とする、請求項１
または２に記載のＺｎ−Ｓｂ系熱電材料の接合方法。 - 【請求項４】 前記３層に積層するＳｎ箔およびＡｕ箔
のそれぞれの厚さを、Ａｕ：８０〜９０重量％、Ｓｎ：
１０〜２０重量％となるように振り分けて調整して３層
に積層することを特徴とする、請求項１〜３の何れかに
記載のＺｎ−Ｓｂ系熱電材料の接合方法。 - 【請求項５】 前記３層に積層する２層のＳｎ箔および
Ａｕ箔のそれぞれの厚さを、Ａｕ：８０〜８４重量％、
Ｓｎ：１６〜２０重量％となるように振り分けて調整し
て３層に積層することを特徴とする、請求項１〜３何れ
かに記載のＺｎ−Ｓｂ系熱電材料の接合方法。 - 【請求項６】 合金層を積層する片面にＮｉめっき層を
有するＺｎ−Ｓｂ系熱電材料と電極の間に、Ａｕ−Ｓｎ
合金層、Ａｕ層、Ａｕ−Ｓｎ合金層の３層を形成させて
なることを特徴とするＺｎ−Ｓｂ系熱電材料の接合体。 - 【請求項７】 合金層を積層する片面にＮｉめっき層
を有するＺｎ−Ｓｂ系熱電材料と電極の間に、Ａｕ−Ｓ
ｎ合金層を形成させてなることを特徴とするＺｎ−Ｓｂ
系熱電材料の接合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001045573A JP2002246658A (ja) | 2001-02-21 | 2001-02-21 | Ｚｎ−Ｓｂ系熱電材料の接合方法および接合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001045573A JP2002246658A (ja) | 2001-02-21 | 2001-02-21 | Ｚｎ−Ｓｂ系熱電材料の接合方法および接合体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002246658A true JP2002246658A (ja) | 2002-08-30 |
Family
ID=18907345
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001045573A Pending JP2002246658A (ja) | 2001-02-21 | 2001-02-21 | Ｚｎ−Ｓｂ系熱電材料の接合方法および接合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002246658A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100721925B1 (ko) * | 2005-12-21 | 2007-05-28 | 주식회사 포스코 | 열전모듈의 제조 방법 |
| ES2380966A1 (es) * | 2011-10-14 | 2012-05-22 | La Farga Lacambra, S.A. | Dispositivo generador de potencia electrica |
| JP2016174117A (ja) * | 2015-03-18 | 2016-09-29 | ヤマハ株式会社 | 熱電変換モジュール及びその製造方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05152615A (ja) * | 1991-11-29 | 1993-06-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 熱電変換素子 |
| JPH08168889A (ja) * | 1994-12-16 | 1996-07-02 | Hitachi Koki Co Ltd | 金属部材の接合方法、Ａｕ−Ｓｎろう付け用インサート材、インクジェットプリンタ |
| JPH1074986A (ja) * | 1996-06-27 | 1998-03-17 | Natl Aerospace Lab | 熱電変換素子、π型熱電変換素子対および熱電変換モジュールの各製造方法 |
| JPH10135523A (ja) * | 1996-10-25 | 1998-05-22 | Thermo Electric Dev:Kk | 熱電装置 |
| JP2000052027A (ja) * | 1998-08-11 | 2000-02-22 | Nihon Almit Co Ltd | 耐高温用金属接合法 |
-
2001
- 2001-02-21 JP JP2001045573A patent/JP2002246658A/ja active Pending
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